Miután diadalmas sikert aratott első ügyével, Enola Holmes (Millie Bobby Brown) híres bátyja, Sherlock (Henry Cavill) nyomdokaiba lép, és saját ügynökséget nyit – azonban kénytelen ráébredni, hogy az élet női nyomozóként nem habos torta.
Beletörődve a valóságába, Enola már arra készül, hogy lehúzza a rolót, amikor egy nincstelen gyufaárus lány megbízza Enolát első hivatalos ügyével: keresse meg eltűnt testvérét. Ez az eset azonban a vártnál sokkal rejtélyesebbnek bizonyul.
Enola veszélyes új világban találja magát, és megfordul London baljós gyáraiban, színes koncerttermeiben, legmagasabb társadalmi rétegeiben és a Baker Street 221B épületében..